7第7章發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓ppt課件

發(fā)動(dòng)機(jī)原理 第二篇?jiǎng)恿敵雠c能量利用 第七章發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓 7 1發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的基本方法與原理 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率和平均有效壓力的途徑 1 改變發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù) 如增加氣缸數(shù) 增大氣缸直徑 活塞行程和減少行程數(shù)等 2 提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或活塞平均速度 3 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的概念和特點(diǎn) 所謂增壓 就是利用增壓器將空氣或可燃混合氣進(jìn)行壓縮 再送入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的過(guò)程 特點(diǎn) 1 尺寸減小 質(zhì)量減輕 2 摩擦損耗相對(duì)較小 3 可將扭矩特性改進(jìn)為低速高扭矩這對(duì)車用機(jī)非常有利 4 可進(jìn)行高原功率補(bǔ)償補(bǔ) 5 排放降低 6 降低噪聲 7 機(jī)械損失減少 經(jīng)濟(jì)性得到改善 8 零部件的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷增加幾個(gè)概念 增壓度 發(fā)動(dòng)機(jī)在增壓后增長(zhǎng)的功率與增壓前的功率之比 增壓比是指增壓后氣體壓力與增壓前氣體壓力之比 簡(jiǎn)稱壓比 增壓的結(jié)構(gòu)形式及分類 機(jī)械式增壓 1 排氣管2 氣缸3 曲軸4 齒輪副5 壓氣機(jī)6 進(jìn)氣管 2 廢氣渦輪增壓 1 排氣管2 渦輪殼體3 渦輪4 轉(zhuǎn)子軸5 壓氣機(jī)6 集氣器7 進(jìn)氣管 3 氣波增壓 1 發(fā)動(dòng)機(jī)2 轉(zhuǎn)子3 帶輪驅(qū)動(dòng)4 高壓排氣5 高壓空氣6 低壓空氣7 低壓排氣 4 復(fù)合式增壓和組合式渦輪增壓 7 2廢氣渦輪增壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 1 壓氣機(jī)蝸殼2 壓氣機(jī)葉輪3 密封套4 推力軸承5 擋油板6 隔熱板7 卡環(huán)8 渦輪機(jī)葉輪9 渦輪機(jī)蝸殼 徑流式渦輪 1 燃?xì)庠跍u輪機(jī)中的流動(dòng) 2 渦輪機(jī)特性曲線 1 渦輪效率2 膨脹比3 氣體流量 無(wú)量綱的相似流量 4 渦輪轉(zhuǎn)速渦輪機(jī)所發(fā)出的功率 渦輪機(jī)特性曲線是以相似流量為橫坐標(biāo) 以膨脹比為縱坐標(biāo) 以相似轉(zhuǎn)速為參變量的一組曲線 渦輪機(jī)的阻塞 當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí) 相似流量隨膨脹比的增大而增大 直到達(dá)到流量最大值 噴嘴環(huán)或渦輪葉片輪中某處氣流速度已經(jīng)達(dá)到了當(dāng)?shù)芈曀?即使再繼續(xù)增大膨脹比 該處的氣流速度仍維持當(dāng)?shù)芈曀?渦輪流量也不會(huì)再增加 這種現(xiàn)象稱為渦輪機(jī)的阻塞現(xiàn)象 這時(shí)的流量稱為阻塞流量 離心式壓氣機(jī)的工作原理與特性 1 基本工作原理和主要參數(shù) 進(jìn)氣道2 工作輪3 擴(kuò)壓器4 出氣蝸殼 壓氣機(jī)中氣流參數(shù)的變化 壓氣機(jī)的主要參數(shù) 1 增壓比 2 流經(jīng)壓氣機(jī)的每秒質(zhì)量流量 3 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速 4 壓氣機(jī)的絕熱效率 5 壓氣機(jī)功率 的推導(dǎo)過(guò)程 1kg空氣的絕熱壓縮功與實(shí)際壓縮功之比 按理想情況 將1kg空氣從壓縮到 耗功最小的是絕熱過(guò)程 所需的絕熱壓縮功為由于實(shí)際壓縮是多變過(guò)程 伴隨著摩擦和流動(dòng)損失 所以將1kg空氣從壓縮到消耗的實(shí)際壓縮功為 故壓氣機(jī)的絕熱效率 1 壓氣機(jī)的流量特性 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí) 壓氣機(jī)的增壓比和絕熱效率隨空氣流量的變化關(guān)系 2 壓氣機(jī)特性曲線 2 壓氣機(jī)的喘振與堵塞1 喘振現(xiàn)象2 喘振原因3 避免喘振堵塞 3 壓氣機(jī)通用特性折合流量折合轉(zhuǎn)速 7 3廢氣渦輪增壓的類型與廢氣能量的利用 廢氣渦輪增壓的類型1 定壓渦輪增壓系統(tǒng)2 脈沖渦輪增壓系統(tǒng) 廢氣能量的利用 1 廢氣的最大可用能 圖7 14四沖程增壓柴油機(jī)理論示功圖 2 影響脈沖能量利用的因素 1 排氣門開(kāi)啟定時(shí)2 排氣門流通面積3 排氣門開(kāi)啟規(guī)律4 排氣管流通面積5 排氣管長(zhǎng)度6 渦輪當(dāng)量流通面積 7 4廢氣渦輪增壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 廢氣渦輪增壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響 增壓前后發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)對(duì)比 說(shuō)明1 過(guò)量空氣系數(shù)在增壓前后保持不變 則增壓后的供油量將相應(yīng)增大 以適應(yīng)空氣質(zhì)量增加的需要 同時(shí)配氣定時(shí)也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整 這樣可以保證熱效率基本不變或略有提高2 進(jìn)氣密度的變化 機(jī)械效率變化 提高 由于增壓后平均指示壓力提高 而平均機(jī)械損失壓力基本保持不變 在轉(zhuǎn)速相同的前提下 那么機(jī)械效率在增壓后將是增加的 增壓后充量系數(shù)變化 車用增壓柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行特點(diǎn) 指示功率和有效功率都得到提高改善高負(fù)荷區(qū)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性在低負(fù)荷區(qū) 渦輪增壓器的能量轉(zhuǎn)換較差 柴油機(jī)進(jìn) 排氣阻力及換氣損失增加 增壓對(duì)經(jīng)濟(jì)性沒(méi)有明顯的好處 改善廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的途徑 保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)具有較高的增壓壓力和較高的轉(zhuǎn)矩 而在高速時(shí)增壓壓力又不致過(guò)高 防止發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷過(guò)大和渦輪增壓器超速1 排氣旁通 2 進(jìn)氣旁通3 可變截面渦輪1 雙蝸殼通道渦輪2 可變蝸殼通道流通截面渦輪3 變噴嘴環(huán)流通截面渦輪 廢氣渦輪增壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)其他性能的影響1 降低排氣污染和噪聲2 低速轉(zhuǎn)矩性能變差3 加速性能變差4 起動(dòng)與制動(dòng)有一定困難 7 5汽油機(jī)增壓 汽油機(jī)增壓的特點(diǎn)1 爆燃增壓比一般比柴油機(jī)低得多 功率最高增加幅度為40 50 2 混合氣的調(diào)節(jié)電控汽油噴射技術(shù)的應(yīng)用 為增壓技術(shù)在汽油機(jī)中的應(yīng)用掃除了一大障礙3 熱負(fù)荷4 對(duì)增壓器的特殊要求 汽油機(jī)渦輪增壓的主要技術(shù)措施1 降低壓縮比2 增壓壓力控制系統(tǒng)3 減小增壓后的 反應(yīng)滯后 現(xiàn)象4 燃料供給系統(tǒng)的調(diào)整 汽油機(jī)廢氣渦輪增壓器的布置 圖7 16增壓器配置方案 a 后置式 b 前置式 c 中置式F 化油器